对数的发明(共3页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上对数的发明 对数的概念：logarithms 如果bn=x，则记n=log(b)(x)。其中，b叫做“底数”，x叫做“真数”，n叫做“以b为底的x的对数”。 log(b)(x)函数中x的定义域是x>0，零和负数没有对数；b的定义域是b>0且b1 对数的历史： 对数是中学初等数学中的重要内容，那么当初是谁首创“对数”这种高级运算的呢？在数学史上，一般认为对数的发明者是十六世纪末到十七世纪初的苏格兰数学家纳皮尔（Napier，1550-1617年）男爵。在纳皮尔所处的年代，哥白尼的“太阳中心说”刚刚开始流行，这导致天文学成为当时的热门学科。可是由于当时常量数学

2、的局限性，天文学家们不得不花费很大的精力去计算那些繁杂的“天文数字”，因此浪费了若干年甚至毕生的宝贵时间。纳皮尔也是当时的一位天文爱好者，为了简化计算，他多年潜心研究大数字的计算技术，终于独立发明了对数。当然，纳皮尔所发明的对数，在形式上与现代数学中的对数理论并不完全一样。在纳皮尔那个时代，“指数”这个概念还尚未形成，因此纳皮尔并不是像现行代数课本中那样，通过指数来引出对数，而是通过研究直线运动得出对数概念的。那么，当时纳皮尔所发明的对数运算，是怎么一回事呢？在那个时代，计算多位数之间的乘积，还是十分复杂的运算，因此纳皮尔首先发明了一种计算特殊多位数之间乘积的方法。让我们来看看下面这个例子：

3、0、1、2、3、4、5、6、7 、8 、9 、10 、11 、12 、13 、14 、 1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024、2048、4096、8192、16384、 这两行数字之间的关系是极为明确的：第一行表示2的指数，第二行表示2的对应幂。如果我们要计算第二行中两个数的乘积，可以通过第一行对应数字的加和来实现。比如，计算64×256的值，就可以先查询第一行的对应数字：64对应6，256对应8；然后再把第一行中的对应数字加和起来：6814；第一行中的14，对应第二行中的16384，所以有：64×25616384。纳皮尔的这种计算方法，实际上

4、已经完全是现代数学中“对数运算”的思想了。回忆一下，我们在中学学习“运用对数简化计算”的时候，采用的不正是这种思路吗：计算两个复杂数的乘积，先查常用对数表，找到这两个复杂数的常用对数，再把这两个常用对数值相加，再通过常用对数的反对数表查出加和值的反对数值，就是原先那两个复杂数的乘积了。这种“化乘除为加减”，从而达到简化计算的思路，不正是对数运算的明显特征吗？经过多年的探索，纳皮尔男爵于1614年出版了他的名著奇妙的对数定律说明书，向世人公布了他的这项发明，并且解释了这项发明的特点。所以，纳皮尔是当之无愧的“对数缔造者”，理应在数学史上享有这份殊荣。伟大的导师恩格斯在他的著作自然辩证法中，曾经把

5、笛卡尔的坐标、纳皮尔的对数、牛顿和莱布尼兹的微积分共同称为十七世纪的三大数学发明。法国著名的数学家、天文学家拉普拉斯（PierreSimonLaplace，1749-1827）曾说对数可以缩短计算时间，“在实效上等于把天文学家的寿命延长了许多倍”。 对数的性质及推导 用表示乘方，用log(a)(b)表示以a为底，b的对数 *表示乘号，/表示除号 定义式： 若an=b(a>0且a1) 则n=log(a)(b) 基本性质： 1.a(log(a)(b)=b 2.log(a)(MN)=log(a)(M)+log(a)(N); 3.log(a)(M/N)=log(a)(M)-log(a)(N);

6、4.log(a)(Mn)=nlog(a)(M) 推导 1.这个就不用推了吧，直接由定义式可得(把定义式中的n=log(a)(b)带入an=b) 2. MN=M*N 由基本性质1(换掉M和N) alog(a)(MN) = alog(a)(M) * alog(a)(N) 由指数的性质 alog(a)(MN) = alog(a)(M) + log(a)(N) 又因为指数函数是单调函数，所以 log(a)(MN) = log(a)(M) + log(a)(N) 3.与2类似处理 MN=M/N 由基本性质1(换掉M和N) alog(a)(M/N) = alog(a)(M) / alog(a)(N) 由指

7、数的性质 alog(a)(M/N) = alog(a)(M) - log(a)(N) 又因为指数函数是单调函数，所以 log(a)(M/N) = log(a)(M) - log(a)(N) 4.与2类似处理 Mn=Mn 由基本性质1(换掉M) alog(a)(Mn) = alog(a)(M)n 由指数的性质 alog(a)(Mn) = alog(a)(M)*n 又因为指数函数是单调函数，所以 log(a)(Mn)=nlog(a)(M) 其他性质： 性质一：换底公式 log(a)(N)=log(b)(N) / log(b)(a) 推导如下 N = alog(a)(N) a = blog(b)(a

8、) 综合两式可得 N = blog(b)(a)log(a)(N) = blog(a)(N)*log(b)(a) 又因为N=blog(b)(N) 所以 blog(b)(N) = blog(a)(N)*log(b)(a) 所以 log(b)(N) = log(a)(N)*log(b)(a) 这步不明白或有疑问看上面的 所以log(a)(N)=log(b)(N) / log(b)(a) 性质二：（不知道什么名字） log(an)(bm)=m/n*log(a)(b) 推导如下 由换底公式lnx是log(e)(x),e称作自然对数的底 log(an)(bm)=ln(an) / ln(bn) 由基本性质4可得 log(an)(bm) = n*ln(a) / m*ln(b) = (m/n)*ln(a) / ln(b) 再由换底公式 log(an)(bm)=m/n*log(a)(b) -（性质及推导 完 ） 公式三: log